摘要：采用(yong)石灰澄清軟(ruan)化(hua)-過濾(lv)-樹脂軟(ruan)化(hua)-高效反(fan)滲透組合工(gong)(gong)藝(yi)對(dui)市(shi)政污水(shui)廠出水(shui)進行(xing)深度(du)處理，出水(shui)回用(yong)作循(xun)環(huan)冷卻水(shui)系(xi)(xi)統(tong)的補(bu)水(shui)及(ji)鍋(guo)爐(lu)補(bu)給水(shui)深度(du)脫(tuo)鹽(yan)系(xi)(xi)統(tong)水(shui)源。工(gong)(gong)程實踐表明，經該(gai)工(gong)(gong)藝(yi)處理后，反(fan)滲透系(xi)(xi)統(tong)的出水(shui)水(shui)質為：ρ（CODCr）< 10 mg/L，電(dian)導率< 64 μS/cm，濁度(du)< 0.1 NTU，不僅達到了(le)設計出水(shui)水(shui)質要(yao)求，而且穩定達到循(xun)環(huan)冷卻系(xi)(xi)統(tong)及(ji)鍋(guo)爐(lu)補(bu)給水(shui)深度(du)脫(tuo)鹽(yan)系(xi)(xi)統(tong)補(bu)充(chong)水(shui)的水(shui)質要(yao)求，系(xi)(xi)統(tong)實現了(le)長期、穩定、經濟地運(yun)行(xing)。由此可見，該(gai)工(gong)(gong)藝(yi)是一種較理想的市(shi)政污水(shui)回用(yong)技術。

關鍵詞：高效反滲透；市政污(wu)水；回(hui)用；回(hui)收率

1 工程概況

河北某(mou)熱(re)電(dian)廠裝備2 臺300 MW 亞臨界燃(ran)煤供(gong)熱(re)發電(dian)機(ji)組(zu)，使用附近某(mou)市政污水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)廠出(chu)(chu)水(shui)作為(wei)生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)唯一(yi)水(shui)源，由(you)于該(gai)污水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)廠進水(shui)水(shui)質(zhi)經(jing)常超標，其(qi)(qi)(qi)中進水(shui)CODCr的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)濃(nong)度最(zui)高(gao)(gao)達到800 ~1 200 mg/L，遠(yuan)超過(guo)設(she)計進水(shui)水(shui)質(zhi)要求，因此，其(qi)(qi)(qi)回用至電(dian)廠的(de)(de)(de)(de)中水(shui)水(shui)質(zhi)也(ye)遠(yuan)遠(yuan)超出(chu)(chu)原(yuan)設(she)計的(de)(de)(de)(de)二級處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)出(chu)(chu)水(shui)水(shui)質(zhi)標準。針對該(gai)市政污水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)廠出(chu)(chu)水(shui)的(de)(de)(de)(de)CODCr、SS 濃(nong)度及硅含(han)量(liang)都比較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)特點，采用石灰(hui)澄(cheng)清軟化-過(guo)濾-樹脂(zhi)軟化-高(gao)(gao)效反滲透(tou)組(zu)合深度處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)工(gong)藝(yi)，處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)出(chu)(chu)水(shui)滿(man)足設(she)計要求，回收(shou)率較高(gao)(gao)，實(shi)現了系統的(de)(de)(de)(de)長期穩定運行。高(gao)(gao)效反滲透(tou)專利技術(shu)［1］在國外(wai)已有工(gong)程(cheng)應(ying)用，但在國內將其(qi)(qi)(qi)應(ying)用到市政污水(shui)的(de)(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)回用工(gong)程(cheng)尚屬首次。

2 工藝設計

2．1 設(she)計水(shui)質、水(shui)量

采用某市政污(wu)水(shui)(shui)廠(chang)二級排放水(shui)(shui)為(wei)電(dian)廠(chang)唯(wei)一生產水(shui)(shui)源，根(gen)據GB 50050—2007《工(gong)業循(xun)環冷卻水(shui)(shui)處理設計規范(fan)》確定(ding)該循(xun)環冷卻塔的補(bu)水(shui)(shui)控(kong)制標準，水(shui)(shui)源水(shui)(shui)質和補(bu)水(shui)(shui)標準如(ru)表1 所(suo)示。

表(biao)1 水(shui)源(yuan)水(shui)質和補水(shui)標準(zhun)

注：硬度(du)和堿度(du)以CaCO3計

設計總進水(shui)量(liang)為(wei)1 700 m3/h，經(jing)過(guo)石灰(hui)軟化澄清和高效反滲透(tou)組合工(gong)藝處理(li)后，設計出水(shui)量(liang)為(wei)1 000 m3/h，其中800 m3/h 的(de)(de)水(shui)量(liang)作(zuo)為(wei)冷卻塔(ta)的(de)(de)循環水(shui)補充水(shui)，另外200 m3/h 的(de)(de)水(shui)量(liang)可以作(zuo)為(wei)冬季(ji)供暖期間鍋爐循環水(shui)的(de)(de)補給水(shui)源(yuan)。

2．2 工藝流程

對市政污水(shui)(shui)廠(chang)(chang)出水(shui)(shui)進行(xing)深(shen)度(du)(du)(du)處理，使其(qi)可回(hui)用作(zuo)為電廠(chang)(chang)循(xun)環冷(leng)卻水(shui)(shui)系(xi)統(tong)的(de)補(bu)水(shui)(shui)和鍋爐補(bu)給水(shui)(shui)，常用工(gong)藝包括石灰(hui)澄清軟化法(fa)、超濾/微濾／MBR 聯合反滲透/納濾法(fa)、離子(zi)交(jiao)換法(fa)、生化法(fa)等［2-3］。由于該污水(shui)(shui)CODCr、NH3-N、SS 濃度(du)(du)(du)、硬度(du)(du)(du)及堿度(du)(du)(du)都較高(gao)，因此(ci)，石灰(hui)澄清軟化是唯一(yi)可行(xing)的(de)、最(zui)經濟(ji)的(de)預(yu)處理辦(ban)法(fa)；高(gao)效(xiao)反滲透技術能有效(xiao)解(jie)決有機物污染和微生物滋(zi)生的(de)問題(ti)，并且(qie)能實(shi)現較高(gao)的(de)回(hui)收率(lv)(lv)、脫(tuo)鹽率(lv)(lv)和系(xi)統(tong)的(de)經濟(ji)、穩定運行(xing)［4］。經過技術經濟(ji)比較，確(que)定深(shen)度(du)(du)(du)處理工(gong)藝流程(cheng)如圖1 所示。

3 主要裝置設計參數

3．1 石灰(hui)軟化澄清處(chu)理系統

由2 座(zuo)直徑為(wei)(wei)10 m的機(ji)械攪(jiao)拌澄(cheng)清池和(he)(he)5 座(zuo)變(bian)孔隙濾(lv)(lv)池組成，機(ji)械攪(jiao)拌澄(cheng)清池單(dan)座(zuo)設(she)計(ji)出(chu)(chu)(chu)力為(wei)(wei)850 m3/h，變(bian)孔隙濾(lv)(lv)池單(dan)座(zuo)設(she)計(ji)出(chu)(chu)(chu)力為(wei)(wei)300 m3/h，濾(lv)(lv)速為(wei)(wei)7～12 m/h，調整石灰投加量為(wei)(wei)300 ~ 400mg/L，控制出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)pH 值(zhi)為(wei)(wei)10．0 ~ 10．5，聚鐵投加量為(wei)(wei)20 ~ 40 mg/L，PAM 投加量為(wei)(wei)0．5 ~ 1.0 mg/L，該系統能去(qu)除來水(shui)(shui)中大部分的SS 和(he)(he)膠(jiao)體物質、約30％的CODCr和(he)(he)90％的暫(zan)時硬度，利用硫酸調節(jie)pH 值(zhi)至8．3 ~ 8．5，變(bian)孔隙濾(lv)(lv)池出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)濁度降(jiang)低至2 ~5 NTU，部分出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)可直接補充到(dao)冷卻塔循環水(shui)(shui)池。

圖1 污水(shui)深(shen)度處理工藝流程

3．2 高效(xiao)纖維過濾器

6 臺Φ3 000 mm×4 600 mm 的高效纖維過濾器(qi)，5 用1 備(bei)，每臺過濾器(qi)設計出力為220 m3/h，設計濾速為35 m/h。該過濾器(qi)具備(bei)濾速快(kuai)，納污(wu)(wu)量(liang)大，反(fan)沖洗水量(liang)小的特點，采用氣水混(hun)合(he)反(fan)沖洗，過濾器(qi)出水濁度降至1 ~ 2 NTU，保(bao)障(zhang)了后續樹脂及反(fan)滲透系統不會受到懸浮(fu)物污(wu)(wu)染。

3．3 鈉型陽離子(zi)交(jiao)換器

8 臺Φ 3 000 mm×3 600 mm 交換器，7 用1備(bei)，每(mei)臺設計出力為180 m3/h，采用新型殼(ke)層SST80 離(li)子交換樹脂(zhi)。通過鈉離(li)子交換樹脂(zhi)可以去除絕大部分(fen)硬度，出水硬度失(shi)效(xiao)點為40 mg/L（以CaCO3計），失(shi)效(xiao)后使用10％工業鹽液逆流再生，再生液用量為1 200 kg/次。

3．4 弱酸陽離(li)子(zi)交換器

8 臺Φ2 800 mm×3 600 mm 交換器，7 用(yong)1備，每(mei)臺設計出(chu)力為180 m3/h，采(cai)用(yong)大孔(kong)弱(ruo)酸樹脂(zhi)D113。在去除(chu)堿度(du)的(de)同時(shi)完(wan)全(quan)去除(chu)鈉床出(chu)水中的(de)殘余硬度(du)。弱(ruo)酸樹脂(zhi)采(cai)用(yong)鹽酸（5％）再(zai)生，再(zai)生鹽酸（31％）用(yong)量為2 000 kg/次。

3．5 除(chu)碳器

除(chu)碳器由3 臺(tai)除(chu)碳風機和1個500 m3的脫(tuo)氣(qi)水箱組成，除(chu)碳器流速(su)為60 m/h，并配(pei)有自動加硫(liu)酸(suan)裝置，通過吹(chui)脫(tuo)使得ρ（CO2）＜10 mg/L。

3．6 高效反滲(shen)透(tou)

 高效反(fan)滲(shen)透(tou)系統(tong)為一級兩段(duan)(duan)，其(qi)中一段(duan)(duan)3個(ge)單(dan)元(yuan)，二段(duan)(duan)4個(ge)單(dan)元(yuan)，一段(duan)(duan)每(mei)(mei)單(dan)元(yuan)設28 根(gen)膜(mo)(mo)殼，每(mei)(mei)根(gen)膜(mo)(mo)殼有8 支膜(mo)(mo)元(yuan)件(jian)，3個(ge)單(dan)元(yuan)共672 支Dow30-440i 膜(mo)(mo)；二段(duan)(duan)每(mei)(mei)單(dan)元(yuan)設6 根(gen)膜(mo)(mo)殼，每(mei)(mei)根(gen)膜(mo)(mo)殼有8支膜(mo)(mo)元(yuan)件(jian)，共192 支Dow30-440i 膜(mo)(mo)，膜(mo)(mo)系統(tong)的設計(ji)通量為28．22 L/（m2·h），膜(mo)(mo)系統(tong)回收率(lv)為85％，在反(fan)滲(shen)透(tou)系統(tong)入口處加氫氧(yang)化鈉（33％）120 mg/L，調(diao)節二段(duan)(duan)濃水側(ce)pH 值使之達到10．5～11．0。系統(tong)在堿性條件(jian)下(xia)運行，有機物(wu)、微生物(wu)及(ji)硅垢污染(ran)均得到控(kong)制，由于預處理已經脫除了硬度及(ji)堿度，所以不存在結(jie)垢的問題，使得反(fan)滲(shen)透(tou)膜(mo)(mo)的回收率(lv)最高可達85％以上。設計(ji)化學清(qing)洗頻(pin)率(lv)為1 次/a。

4 運行結果分析

4．1 預(yu)處理系統運行狀況分析

污水處理廠出水水質(zhi)不(bu)能達到二(er)級排放標準的(de)要求，并且波動較大，特別(bie)是(shi)冬季，水質(zhi)更(geng)為惡劣，因此反(fan)滲透的(de)預處理系(xi)(xi)統是(shi)保障整個系(xi)(xi)統穩定運行的(de)關鍵。預處理系(xi)(xi)統各單(dan)元的(de)水質(zhi)監測結果如表2 所示。

預處(chu)理系(xi)統選(xuan)用的(de)軟化樹(shu)脂是(shi)否(fou)受到(dao)污(wu)染是(shi)軟化工藝成功與否(fou)的(de)關(guan)鍵，經(jing)過3 a多的(de)運行，樹(shu)脂性能并沒有明顯(xian)的(de)退化，鈉床(chuang)的(de)單元(yuan)制水(shui)量一直維持(chi)在(zai)1 200 m3，經(jing)過化驗，樹(shu)脂的(de)全交(jiao)(jiao)換容量為4．6 mol/g，弱酸床(chuang)的(de)單元(yuan)制水(shui)量在(zai)8 000 ~ 10 000m3，全交(jiao)(jiao)換容量為11．42 mol/g。

表2 預處理(li)各單元的水(shui)質監(jian)測(ce)結果

4．2 高效反滲(shen)透運行狀(zhuang)況分析

直接(jie)采用(yong)石(shi)灰軟化澄清出水(shui)作為冷卻塔循(xun)環(huan)水(shui)系(xi)統(tong)的(de)補(bu)水(shui)，反(fan)滲透系(xi)統(tong)產水(shui)只(zhi)作為熱網(wang)補(bu)水(shui)及鍋爐補(bu)水(shui)，通過(guo)鈉床(chuang)(chuang)及弱酸床(chuang)(chuang)可(ke)將硬度(du)降低至100μg/L（以CaCO3計），從而(er)完(wan)全消除(chu)了鈣鹽結垢的(de)風險，同(tong)時(shi)，預處理(li)系(xi)統(tong)可(ke)使得進入反(fan)滲透系(xi)統(tong)的(de)污水(shui)濁(zhuo)度(du)降至3 NTU 以下。高效反(fan)滲透系(xi)統(tong)運行情(qing)況如(ru)圖2 所示(shi)。

從(cong)2010 年1 月(yue)到2012 年6 月(yue)，系統(tong)經歷了3次化學清洗，系統(tong)通量得到了一(yi)定程度的(de)(de)(de)(de)(de)恢復，從(cong)2010 年1 月(yue)至7 月(yue)，系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)力下降(jiang)很快，這(zhe)主要(yao)是(shi)因(yin)為來水(shui)水(shui)質劇烈波動(dong)，使得進入(ru)反(fan)滲(shen)透系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)污水(shui)濁度和(he)硬度偶爾(er)超標，反(fan)滲(shen)透膜受到一(yi)定程度的(de)(de)(de)(de)(de)污染，在(zai)3 a的(de)(de)(de)(de)(de)運行時間里，系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)力總體來說比較穩定，系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)產水(shui)量從(cong)最初的(de)(de)(de)(de)(de)630 m3/h降(jiang)低到486．8 m3/h，系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)回收率一(yi)直維持在(zai)75％以上。

高(gao)效反(fan)(fan)滲透系(xi)統(tong)產(chan)(chan)水(shui)水(shui)質如表(biao)3 所(suo)示。由表(biao)3可(ke)知，反(fan)(fan)滲透系(xi)統(tong)產(chan)(chan)水(shui)pH 值及(ji)(ji)NH3-N 濃度比原設計值高(gao)，但對將其作(zuo)為循(xun)環(huan)冷卻水(shui)系(xi)統(tong)的部(bu)分補充水(shui)及(ji)(ji)對于后續的鍋爐補給(gei)水(shui)處理系(xi)統(tong)并(bing)沒(mei)有太大的影響，可(ke)以滿足生產(chan)(chan)的需(xu)要(yao)。

圖(tu)2 高效反(fan)滲透系統(tong)運行情況

表(biao)3 高效反(fan)滲(shen)透產水(shui)水(shui)質

5 結語

采用(yong)石(shi)灰軟化-高效(xiao)反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)技術有(you)效(xiao)地解決了來水(shui)水(shui)質(zhi)惡劣、波動(dong)大的(de)問題，其中石(shi)灰軟化澄(cheng)清系(xi)統是保障反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)系(xi)統穩定運行(xing)的(de)關(guan)鍵(jian)，從長期的(de)運行(xing)結果來看，高效(xiao)反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)預處(chu)理系(xi)統的(de)軟化樹(shu)脂并沒有(you)受到(dao)明顯的(de)有(you)機(ji)污(wu)染，反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)膜在高pH 值(zhi)（大于10．5）的(de)堿(jian)性(xing)條件下運行(xing)，系(xi)統的(de)產水(shui)量、回(hui)收率(lv)、清洗(xi)頻(pin)率(lv)遠優(you)于傳統的(de)超(chao)濾(lv)-反(fan)(fan)滲(shen)(shen)透(tou)工藝。系(xi)統運行(xing)效(xiao)果雖然沒有(you)達到(dao)設計要求，但3 a多的(de)實際運行(xing)情況表(biao)明，該技術實現了市政污(wu)水(shui)的(de)合理回(hui)用(yong)，達到(dao)了節能(neng)減排的(de)目標(biao)，回(hui)用(yong)水(shui)水(shui)質(zhi)能(neng)滿足(zu)生產需(xu)求。

參考文獻：

［1］德巴(ba)斯什·穆霍帕德黑．高效率操(cao)作(zuo)的(de)反(fan)滲透(tou)方法和設備［P］．中國：CN97197289．3，1999-02-12．

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［4］楊汝德(de)．現代工業(ye)微生物學教程［M］．北(bei)京(jing)：高等教育出版(ban)社，2006． 118-120．

作者簡介：王曉義（1975-），男，河北新(xin)樂人，工程(cheng)師，長(chang)期從事電廠化學技(ji)術監督及污水處理工作。

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